铜铝管焊接技术难題怎样攻克

“我们用了10吨铜，实验了无数次，才发现与世界权威焊接方法相反的创意才是真正的解决之道，这个创意造就了空调铜铝连接管这个新型产品。”中国海洋大学材料科学与工程研究院高级工程师赵越对记者说。

赵越所说的是，被称为世界级难题的、适合于工业化生产的薄壁铜铝管焊接技术，是空调器连接管铝代铜的关键技术。说它是世界难题并非夸大其词，不少发达国家研究了多年，工业上只能实现焊接壁厚1.0毫米以上铜铝管，但比这薄的铜铝管焊接技术一直没有突破。“而我们要解决的是，可用于空调器生产的薄壁铜铝管对接焊问题。”

传统上，空调产品的制冷管路用的都是铜管。但铜一直是全球性紧缺资源，铜的价格飞涨，已经影响到空调产业的发展。而我国的铝资源比较丰富，铝产业也比较发达。因此，空调制冷管路用铝代铜成为大势所趋。

用铝代铜，最关键的技术就是铜铝管对接焊问题。为此，在国内焊接行业颇有名气的青岛市海青机械总厂联合中国海洋大学，组成了课题攻关团队，主动承担起了这项技术的攻关任务。

薄壁铜铝焊接之所以被称为世界难题，是有其客观因素的。铜的熔点是1083摄氏度，铝的熔点是660摄氏度，这相差400多摄氏度的熔点，形成的结果就是铝化了，铜可能还只是发软。更困难的是，铝还会天然地在表面生成氧化膜，由于制冷管路有洁净度要求，这层氧化膜不能用添加助剂的方法清除，也很难用物理方法清除，而这层氧化膜的熔点又达2000摄氏度，这三个不同的熔点，致使铜铝焊接极易形成虚焊甚至焊不上。过去，采用一些特种焊接方法，如爆炸焊、扩散焊、储能焊、摩擦焊等方法，通过施加焊接助剂，也可以实现铜铝焊接，但这些方法或者只能完成1.0毫米以上铜铝管焊接，或者由于成本高、工艺复杂，不适合工业化生产。一些国家尝试利用铜铝共晶组织构成焊缝，实现薄壁铜铝焊接，并为此进行了广泛的研究，但没有实现工业化应用。空调制冷管路的管壁非常薄，只有发明新的焊接方法形成薄壁铜铝管的工业化焊接生产，才能真正实现在空调制冷管路上用铝代替铜的目标。

“一开始我们遵循着利用铜铝共晶组织构成焊缝的思路进行实验，结果发现，由于管壁太薄，共晶组织十分脆弱，因此，焊缝质量非常差，甚至用手一撕就撕下来了。于是，我们便开始寻找全新的创意。”赵越回忆说。

新创意来源于大量的实验和剖析。

课题组采用的焊接方法是通常采用的电阻焊接法，他们开始尝试不断地增加压力参数进行实验，有的管路焊接起来能撕下来，而有的撕不下来，通过分析，他们发现，凡是能撕下来的，都形成了共晶组织，而撕不下来的却没有发现共晶组织。

为什么没有铜铝共晶组织的焊缝，反而有效呢？经过深入研究，课题组发现，实际上铜铝共晶组织是形成虚焊的“罪魁祸首”，薄壁铜铝管焊接的关键是将铜铝共晶组织从焊缝中清除掉，否则焊缝机械性能差的弱点将暴露无遗，这也是薄壁铜铝管不容易焊接的真正原因。